冷轧摩擦铁粉对河南九里山煤灰熔融性的影响

0 引 言

冷轧带钢具有厚度小、精度高、性能好、品种多、用途广等优点,冷轧工艺被各国广泛采用[1]。为保证冷轧过程轧辊与钢板的轧制,需用冷轧乳化液润滑保护表面并移热,在此摩擦过程中不可避免产生了大量细铁粉颗粒,过量的摩擦铁粉需去除,否则会影响冷轧钢表面的平整性;同时磁过滤去除过量铁粉时不可避免地带出有用的冷轧乳化油,为保证冷轧过程顺利进行需定期补充新鲜冷轧乳化液。因此,在冷轧钢生产过程中不可避免产生大量冷轧磁过滤产物(主要成分为铁粉与冷轧乳化油)。磁过滤产物过去主要采用填埋和焚烧的处理方式,导致有效资源的极大浪费,造成环境污染[2-4]。

我国煤炭资源丰富,大规模煤气化技术作为清洁煤技术已广泛用于制气与合成化学品等领域。当今气流床作为先进的气化技术均采用液态排渣。由于我国煤炭总产量的一半以上为1 400℃以上的高灰熔融性煤[5],高于液态排渣的温度要求,因此首要问题是如何降低煤灰熔融温度以达到液态排渣要求。目前一般采取加入配煤[6-7]、助熔剂[7-8]或配煤与助熔剂相结合[8-9]的方法降低煤的灰熔融温度。刘象等[10]考察Fe2O3对高灰熔融温度LNC煤矿物组成、微观形貌等的影响,认为Fe2O3的引入抑制了莫来石的生成,从而使煤灰在较低温度下即发生熔融;Shen等[11]研究了熔岩对煤灰特性的影响,结果表明熔盐与准东煤灰的相互作用降低了熔融体系的热扩散系数,降低了灰熔融温度;Li等[12]研究了钙基、铁基等助熔剂对煤灰熔融温度的影响,证实助熔剂可显著降低皖北刘二桥煤矿灰熔融温度,从而达到煤气化炉的使用要求;杨建国等[13]通过研究煤灰熔融过程中的矿物演变及其对灰熔融温度的影响,认为大量生成的莫来石使煤灰的熔点很高。但鲜见冷轧钢产生的磁过滤产物用于助熔高灰熔融性煤的报道。为实现冷轧磁过滤产物废弃物的资源化利用,结合大型煤气化炉液态排渣要求,分析了某钢厂磁过滤产物分离出的摩擦铁粉的性质,并以摩擦铁粉为助熔剂,研究对河南九里山煤灰熔融性的影响,最后采用X射线衍射研究了煤灰的矿物组成变化,并分析助熔机理,为煤的清洁化利用拓宽原料来源,同时为钢厂冷轧磁过滤产物废弃物的资源化利用提供技术与理论支撑。

1 试 验

1.1 试验原料

原料煤(RC)来自河南九里山煤矿,性质分析见表1;所用助熔剂为某钢厂磁过滤产物分离出的摩擦铁粉,性质见表2。

 

表1 原煤样性质分析Table 1 Properties of raw coal sample

  

工业分析/%元素分析/%Qb,ad/Mad Aad Vdaf FCdaf Cad Had St,ad Nad (MJ·kg-1)1.76 10.64 7.19 81.30 93.07 3.07 0.44 1.02 34.25灰成分含量/%SiO2 Al2O3 CaO Fe2O3 MgO Na2O TiO2 SO3灰熔融温度/℃DT ST FT 41.90 40.40 4.29 4.28 0.61 0.93 2.65 2.41 1 438 1 498 1 520

 

表2 冷轧摩擦铁粉的组成及含量Table 2 Chemical composition and content of iron powder by cold rolled friction

  

组成 含量/% 组成 含量/%Fe2O3 98.68 As2O3 0.05 CaO 0.39 P2O5 0.05 MnO 0.30 ZnO 0.04 MoO3 0.14 CuO 0.03 Al2O3 0.10 SO3 0.03 SiO2 0.08 NiO 0.02 Cr2O3 0.07 TiO2 0.01

1.2 灰样的制备及高温热处理

将磨细的原煤(粒径＜0.2 mm)与一定比例的摩擦铁粉混合均匀,将混好的样品放入瓷舟并置入马弗炉中,于850℃灰化一定时间后取出快速冷却,而后放入真空干燥箱于105℃下干燥36 h后密封待用,即制得灰样[8-10]。在氮气氛围下,将灰样置于高温管式炉中,由室温以5℃/min升温速率加热至预设热处理温度(850～1 350℃)后,取出冷却,接着放入真空干燥箱于105℃下干燥36 h后密封待用,即为灰样的高温热处理过程[8-10]。

1.3 样品分析

摩擦铁粉的形貌采用JSM-6301F场发射扫描电子显微镜分析;粒度及分布采用英国马尔文仪器有限公司MS-2000型激光粒度分析仪测定;化学组成及含量采用日本岛津公司的XRF-1800X射线荧光光谱仪测定。煤灰的矿物组成采用日本理光机电公司的Rigaku D/max 2550VB/PC X射线衍射仪测定,管电压为40 kV,管电流为100 mA,Cu靶。

[3]LIU Bo,ZHANG Shen'gen,TIAN Jianjun,et al.Recycle of valuable products from oily cold rolling mill sludge[J].International Journal of Minerals Metallurgy and Materials,2013,20(10)：941-946.

2 试验结果与讨论

2.1 冷轧摩擦铁粉性质

矿石作为煤助熔剂时,需将其机械粉碎成细颗粒(小于0.2 mm),故冷轧摩擦铁粉的粒度、组成及含量对煤灰熔融性有重要影响。摩擦铁粉的扫描电镜如图1所示,粒度分布如图2所示。由图1可知,摩擦铁粉的形状为不规则状,粒度较小,绝大部分在10 μm以下,与图2的粒度分布结果(颗粒尺寸为0.6 ～ 16 μm)相吻合,远小于煤样粒度(小于0.2 mm),故其作为助熔剂时无需进一步粉碎。由表2可知,摩擦铁粉中主要含铁元素,铁氧化物的含量高达98%以上,可以作为高熔点煤的铁基助熔剂使用。

韩国是个对外貌很看重的国家，很多女孩从小就开始化妆。可最近，年轻女孩车智媛却选择扔掉化妆品并剪短头发，把从前花在梳妆打扮上的时间用来学习和锻炼。她并不是憎恶“漂亮”，只是为了获得“自由”。

  

图1 摩擦铁粉的SEM分析Fig.1 SEM images of iron powder by cold rolled friction

  

图2 摩擦铁粉的粒度分布Fig.2 Particles size distribution of iron powder by cold rolled friction

2.2 摩擦铁粉对煤灰熔融性的影响

以摩擦铁粉为助熔剂,考察其添加量(以原煤灰量为基准)对RC煤灰熔融温度的影响,结果如图3所示。可知,RC煤灰熔温度很高(煤灰流动温度高达1 510℃),助熔剂添加量为2%时,煤灰熔融特征温度明显下降,幅度达到约200℃;继续增加助熔剂添加量,煤灰样的变形温度、软化温度和流动温度基本无明显变化。说明摩擦铁粉可明显降低河南九里山煤的灰熔融性,当摩擦铁粉添加量为2%时,河南九里山煤灰流动温度由1 510℃降至1 340℃,可满足气流床液态排渣要求。

  

图3 摩擦铁粉添加量对RC煤灰熔融温度的影响Fig.3 Effect of iron powder content on ash melting temperature of RC coal

2.3 添加助熔剂前后RC煤灰的XRD分析

参考文献(References)：

  

图4 RC原煤灰在不同热处理温度下的XRD分析Fig.4 XRD of RC raw coal ash at different heattreatment temperature

[8]LI Jibing,SHEN Benxian,LI Hanxu,et al.Effect of ferrum-based flux on the melting characteristics of coal ash from coal blends using the Liuqiao No.2 coal mine in Wanbei[J].Journal of Fuel Chemistry and Technology,2009,37(3)：262-265.

  

图5 添加摩擦铁粉的RC煤灰在不同热处理温度下的XRD分析Fig.5 XRD of RC coal ash with iron powder at different heat-treatment temperature

3 结 论

我们岭北人是有感情的，这一天知道驮子要离开我们村，很多人都来帮忙搬东西装车拉绳子，然后目送他们离去。大家都说，你们要回来噢要回来噢，我们要想你们的。

2)添加摩擦铁粉可明显降低RC煤的灰熔融温度,即摩擦铁粉可作为助熔剂;当摩擦铁粉添加量为2%时,RC煤灰流动温度由1 510℃降至1 340℃,可满足气流床液态排渣要求。

[5]王鹏,徐春霞.典型高灰熔融性煤焦水蒸气气化特性研究[J].洁净煤技术,2016,22(3)：34-39.WANG Peng,XU Chunxia.Influence of steam on gasification characteristics of typical high ash fusion coal char[J].Clean Coal Technology,2016,22(3)：34-39.

不同热处理温度的RC原煤灰的XRD分析如图4所示。RC原煤灰在热处理条件下的特征衍射峰与皖北刘桥二矿煤灰类似[9-10]。虽然煤灰中高岭石等黏土矿物转变生成石英与莫来石,莫来石极易与CaO反应生成钙长石,与赤铁矿还原成的FeO生成铁尖晶石(Fe2Al2O4)与铁橄榄石(Fe2SiO4)等低温共熔化合物,但由于高岭石居多,故高温下RC煤灰中矿物以莫来石为主,导致灰熔融温度高。

[1]傅作宝.冷轧薄钢板生产[M].北京：冶金工业出版社,2005：1-10.

由表8说明，土样2土壤中添加2%活性炭(B)化学修复剂时土壤中的重金属锌、铅、铬、铜、砷、镉含量均有所下降。其中在种有狼尾草的土壤区域主要污染物锌含量下降幅度最大，下降值为132.6mg/L。在种有狼尾草的土壤区域主要污染物砷含量下降幅度最大，最大值为3.3mg/L。

[2]潘世华,石磊,朱建英.DMS20辊冷轧机组废油泥的固液分离与资源回收研究[J].宝钢技术,2015(5)：18-22.PAN Shihua,SHI Lei,ZHU Jianying.Solid-liquid phase separation and resource recycle study on waste oil sludge of DMS20 cold-rolling unit[J].Baosteel Technology,2015(5)：18-22.

1.5 统计学处理 采用SPSS 20.0进行数据处理，计量与计数资料分别行t与χ2检验；采用多因素回归分析对各脑叶CT值与临床特征的相关性进行分析。P＜0.05为差异有统计学意义。

[4]LIU Bo,ZHANG Shen'gen,TIAN Jianjun,et al.New technology for recycling materials from oily cold rolling mill sludge[J].International Journal of Minerals Metallurgy and Materials,2013,20(12)：1141-1147.

3)煤灰XRD分析表明,RC煤在高温下生成莫来石是其灰熔融温度较高的主要原因,添加摩擦铁粉可降低RC煤的灰熔融温度,主要原因在于添加2.0%摩擦铁粉的煤灰除有少量硬石膏外,矿物中以赤铁矿和石英为主,在弱还原性气氛下,含铁氧化物易被还原成FeO,FeO在高温下与煤灰反应生成铁橄榄石(Fe2SiO4)和铁尖晶石(Fe2Al2O4)等低温共熔化合物,可降低煤灰熔融温度。

[6]曹祥,李寒旭,刘峤,等.三元配煤矿物因子对煤灰熔融特性影响及熔融机理[J].煤炭学报,2013,38(2)：314-319.CAO Xiang,LI Hanxu,LIU Jiao,et al.Study on mineral factor of ternary-component blended coal on coal ash fusibility and its fusion mechanism[J].Journal of China Coal Society,2013,38(2)：314-319.

1)冷轧磁过滤产物中分离所得的摩擦铁粉为不规则状,粒度较小为0.6～16 μm,远小于样品煤的粒度(小于200 μm),主要为铁元素(氧化物含量98%以上),可作为高熔点煤的铁基助熔剂使用。

[7]李继炳,沈本贤,赵基钢,等.钙基助熔剂对皖北刘桥二矿混煤的灰熔融特性影响研究[J].华东理工大学学报(自然科学版),2009,35(4)：511-515.LI Jibing,SHEN Benxian,ZHAO Jigang,et al.Effect of calciumbased flux on the melting characteristics of coal ash from coal blends using Liuqiao No.2 coal mine in Northern Anhui[J].Journal of East China University of Science&Technology(Natural Science Edition),2009,35(4)：511-515.

1．1．2 研究分组 符合以上条件者共40例患儿，其中男35例，女5例，平均年龄8．9岁，平均受教育2．9年。按照就诊先后单双号随机分为研究组和对照组，研究组20例，男18例，女2例，平均年龄9．3岁，平均受教育3．3年；对照组20例，男17例，女3例，平均年龄8．6岁，平均受教育2．6年。两组儿童性别比、平均年龄及受教育年限差异均无统计学意义（P 均＞0．05）。

摩擦铁粉添加量为2%时,不同热处理温度下RC煤灰的 XRD分析如图5所示。可知,添加2.0%摩擦铁粉的煤灰除有少量硬石膏外,矿物中以赤铁矿与石英为主,这与皖北刘桥二矿煤添加铁基助熔剂类似[8,12],即在弱还原性气氛下,含铁氧化物易被还原成FeO,FeO在高温下与煤灰反应生成铁橄榄石(Fe2SiO4)和铁尖晶石(Fe2Al2O4)等低温共熔化合物,可降低煤灰熔融温度。

对于常见的慢性疾病，社区医疗是最为基础，也是最为重要的一环，在整个疾病治疗和对患者生活质量改善中发挥着重要的作用。糖尿病是最为常见的内分泌系统代谢性疾病，目前中国人群发病率也较高。2型糖尿病为非胰岛素依赖型，主要因为对胰岛素的敏感程度不足所致，患者分泌胰岛素能力存在，体内有胰岛素甚至水平高于正常，治疗上可使用口服降糖药，也可注射胰岛素。因2型糖尿病目前无根治方法，多借助药物、饮食和运动等方面进行控制，因此，患者对疾病的认识、整体治疗依从性对疾病控制效果影响较大。

其三，教育行政部门需要认识到教师情绪劳动作为劳动类型之一，不能被“忽视”，也不能被“敌视”，需要被合理考虑。因此，教育行政部门从意识上要重视教师情绪劳动的存在与管理，从策略上要全员关注、全程管理、科学优化，努力将对教师情绪劳动的模糊认知、判断、处理走向更加科学、合

[9]李继炳,沈本贤,赵基钢,等.镁基助熔剂对皖北刘桥二矿混煤的灰熔融特性影响研究[J].煤炭转化,2009,32(2)：37-40.LI Jibing,SHEN Benxian,ZHAO Jigang,et al.Effect of calciumbased flux on the melting characteristics of coal ash from coal blends using Liuqiao No.2 coal mine[J].Coal Conversion,2009,32(2)：37-40.

[10]刘象,辛宇,陶然,等.弱还原性气氛下Fe2O3对高灰熔点煤矿物变化行为影响的研究[J].应用化工,2016,45(4)：641-644,648.LIU Xiang,XIN Yu,TAO Ran,et al.Effect of Fe2O3on high melting coal ash mineral behavior under reducing atmosphere[J].Applied Chemical Industry,2016,45(4)：641-644,648.

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